P_Sem5_Ses13_campos_magneticos

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¿ Porqué el imán “persigue a Wall- e?
https://www.youtube.com/watch?v=D7-y-xDZBWo
Observe el siguiente video:
CAMPOS Y FUERZAS MAGNÈTICAS.
Cálculo aplicado a la física 2
Semana 05 – Sesión 01
LOGROS
✓ Al finalizar la sesión el estudiante define el
campo magnético y resuelve problemas
que involucran magnitud y dirección de
fuerzas magnética sobre conductores.
AGENDA
✓Definición de campo magnético.
✓Fuerza magnética sobre cargas en
movimiento.
✓Fuerza magnética sobre un alambre
conductor.
✓Ejercicios
✓Cierre.
Campo Magnético
Los campos magnéticos nos rodean. Los usamos en aparatos
electrónicos. Por ejemplo en parlantes y en audífonos. La tierra genera
su propio campo magnético. Este nos protege de la radiación que
viene del espacio (cinturones de Van Allen). La naturaleza fundamental
del magnetismo es la interacción entre cargas en movimiento.
Campo Magnético
La magnetita es un ejemplo de lo que hoy conocemos como imanes
permanentes.
Hace 2500 años en la ciudad de
Magnesia (Grecia) se observó que
un metal llamado magnetita
(Fe3O4) atraía pedazos de hierro y
que estos pedazos de hierro al
entrar en contacto con la
magnetita conseguían las mismas
propiedades, es decir podían
también atraer otros pedazos de
hierro.
Imanes permanentes
Se podría pensar en describir un imán de forma
análoga a la carga eléctrica. Es decir usar Norte y Sur
de forma análoga a como se usa cargas positivas y
negativas. Sin embargo no se ha podido encontrar
experimentalmente un imán que posea solamente
un polo magnético.
Un imán permanente tiene dos polos magnéticos, un polo norte, N, y un polo sur, S.
Dos imanes, no
polos aislados
Líneas de Campo Magnético 
Hagamos un experimentos para ver como es la forma de las líneas de campo magnético. Sobre
un imán en barra se coloca un papel, y sobre este papel de esparce limadura de hierro. Se
observará que los pedazos de hierro se alinearán con las líneas del campo magnético.
Alrededor de un imán permanente (o un conductor que transporta
corriente eléctrica) hay un campo magnético.
El campo magnético sale del polo NORTE y va hacia el polo SUR. Este
campo es fuerte donde las líneas son densas, y débil donde las líneas están
mas separadas
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
Si dentro de una región donde hay un campo
magnético se encuentra una carga en
movimiento, entonces esta carga sentirá una
fuerza. Esta fuerza magnética se pude obtener
usando la ecuación
= F qv B
: velocidad de la partícula con carga q.
: campo magnético
v
B
𝐹 = 𝑞 𝐵 𝑣𝑠𝑒𝑛𝜙
-41G =10 T
En el SI el campo
magnético se mide en Tesla
(T)
En el CGS se mide en Gauss (G)
 -50,6G = 6 10 TEl campo magnético de la tierra
es aproximadamente
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
Cuando una partícula con carga se mueve paralela al
vector de campo magnético, la fuerza magnética que
actúa sobre ella es igual a cero.
Una carga que se mueva de manera perpendicular a un
campo magnético experimenta una fuerza magnética
máxima con magnitud
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
fuerza magnética sobre una carga positiva que
se mueve en un campo magnético. fuerza magnética sobre una carga negativa que
se mueve en un campo magnético.
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
Supongamos que tenemos una región donde el campo magnético es uniforme 𝐵 = 𝐵0𝑘 y donde una
partícula con carga q entra con una velocidad de módulo constante en una dirección perpendicular
al campo magnético.
En algunos casos indicaremos la dirección del campo magnético como = ⊥0
ˆ,B B k v B
La fuerza magnética es perpendicular al
movimiento de la partícula por lo que no
realiza trabajo, entonces el módulo de la
velocidad permanecerá constante.
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
= 
=
0
0
sen90F qvB
F qvB
F será siempre perpendicular al movimiento,
por lo tanto será una fuerza centrípeta
= → =
2
0c
v
F ma qvB m
R
=
0
mv
R
qB
 = 0
qB
m
Radio de la
circunferencia
Frecuencia
angular
𝐵adentro
Trayectoria Helicoidal
𝑇 =
2𝜋𝑚
𝑞𝐵0
Periodo
Fuerza magnética sobre una alambre conductor
La fuerza magnética sobre un diferencial de carga será:
Por tanto:
Si el alambre es recto:
Si en una región donde hay un campo magnético B se encuentra un alambre conductor que
transporta corriente eléctrica I, sobre este conductor se producirá una fuerza magnética.
Fuerza magnética sobre una alambre conductor
Cuando no hay corriente en el
alambre, permanece vertical
Cuando la corriente es hacia
arriba, el alambre se desvía a
la izquierda
Cuando la corriente es hacia
abajo, el alambre se desvía a
la derecha
Ejemplo 1.
Un segmento aislado de alambre de longitud L = 4,50 m lleva una
corriente de magnitud i = 35,0 A, con un ángulo 𝜃 = 50,3° respecto
al campo magnético constante con magnitud B = 6,70×10 –2 T
¿Cuál es la magnitud de la fuerza magnética sobre el alambre?
Ejemplo 2. 
Un protón se mueve con una velocidad de 8,0 x 106 m/s, a lo largo del eje X. El protón entra a una
región donde se tiene un campo magnético de 2,5 T, su dirección forma un ángulo de 60,0 º con el
eje X y esta en el plano XY. Halle la fuerza magnética y aceleración del protón.
NO OLVIDAR!
Recuerda
✓ Cuando una carga esta en movimiento se
genera campo magnético
✓ Las líneas de campo magnético son
perpendiculares a la fuerza magnética sobre
una carga móvil
✓ Las líneas de campo magnético son cerradas.
✓ Si en una región donde hay un campo
magnético B se encuentra un alambre
conductor que transporta corriente eléctrica I,
sobre este conductor se producirá una fuerza
magnética.
BIBLIOGRAFÍA
BÁSICA
✓ Serway, R. y Jewett, J.W.(2015) Física para ciencias e ingeniería. Volumen II. 
México. Ed. Thomson. 
✓ Halliday, D., Resnick, R. y Krane, K.S.(2008) Física. Volumen II. México. Ed. 
Continental. 
✓ Sears F., Zemansky M.W., Young H. D., Freedman R.A. (2016) Física Universitaria 
Volumen II Undécima Edición. México. Pearson Educación. 
COMPLEMENTARIA
✓ Tipler, P., Mosca, G. (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Volumen II. 
México Ed. Reverté .
✓ Feynman, R.P. y otros. (2005) Física. Vol. II. Panamá. Fondo Educativo 
interamericano.